變壓器問題

1、1變壓器問題難點(diǎn)釋疑變壓器問題難點(diǎn)釋疑山東寧陽(yáng)一中物理教研室高翔、楊遠(yuǎn)萍Email:sdnygx@郵編：271400變壓器是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸電的重要元器件之一。利用電磁感應(yīng)在不同線路之間進(jìn)行電能的傳輸，而且不影響交變電流的頻率特性，且能根據(jù)生產(chǎn)需求，通過簡(jiǎn)單容易操作的改變?cè)本€圈的匝數(shù)變比，在副電路的供電段獲得不同的電壓，通過負(fù)載的變化獲取不同的電流，進(jìn)而左右原線圈的輸入電功率和輸入電流。電功率和電流對(duì)原線路“反客為主”的這種控制方式，成為

2、“按需所供”提供電能服務(wù)的有效載體，故而在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。新授課教學(xué)中，我們通過有效的任務(wù)驅(qū)動(dòng)實(shí)施合作性教學(xué)，在理解變壓器工作原理，利用變比求解原副電路的電功率、電壓和電流問題時(shí)的確取得預(yù)期的效果。對(duì)實(shí)驗(yàn)的探究我們提出的問題是否能解構(gòu)電壓器相關(guān)問題的真實(shí)疑難？從教學(xué)評(píng)價(jià)后的反饋來(lái)看，有一些在實(shí)驗(yàn)探究中屬于內(nèi)隱的知識(shí)，生生合作和實(shí)驗(yàn)的引導(dǎo)是無(wú)法解決的，這就需要我們通過設(shè)計(jì)一些問題情境來(lái)診斷我們教學(xué)的有效性。其中對(duì)變壓器工作原理

3、的理解、原副線圈之間的制約關(guān)系（電壓制約、電流制約和功率制約）是教與學(xué)的重點(diǎn)。一、變壓器工作條件的理解一、變壓器工作條件的理解對(duì)變壓器工作原理的理解包括以下三個(gè)方面：變壓器工作的條件？閉合鐵芯中的磁通是由誰(shuí)激發(fā)的？原線圈兩端的電壓和外加的電壓滿足什么關(guān)系？電壓變比中的電壓到底是什么電壓？為什么會(huì)存在電流變比？原副線圈之間的電功率相等，是誰(shuí)在決定誰(shuí)？為此我們必須清楚認(rèn)識(shí)理想變壓器模型是基于以下四點(diǎn)假設(shè)：①?zèng)]有磁漏，即通過兩繞組每匝的磁通量

4、都一樣；?②兩繞組中沒有電阻，從而沒有銅損（即忽略繞組導(dǎo)線中的焦耳損耗）；③鐵芯中沒有鐵損（即忽略鐵芯中的磁滯損耗和渦流損耗）；④原、副線圓的感抗趨于∞，從而空載電流趨于。01.變壓變壓器工作條件的理解器工作條件的理解變壓器工作的條件是指對(duì)什么電流實(shí)現(xiàn)能量的傳輸。原線圈中接入變化的電流（不僅僅是交變電流），副線圈開路時(shí)原線圈中的電流稱之為空載電流，因鐵芯磁導(dǎo)率甚大，所以較小的磁矢（）即可產(chǎn)生足夠大的磁通。副線圈繞組電路中有負(fù)載運(yùn)行時(shí)，鐵

5、芯中的主磁0iNi通是由原副繞組的磁通勢(shì)共同決定。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知。iiEU?例題1.如圖所示，理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比，當(dāng)導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁11?1:4:21?nnAB場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，電流表的示數(shù)為1A，副電路中電流表示數(shù)多大？mA22A解析：棒平動(dòng)切割磁感線相當(dāng)于電源，，ABBLvE?產(chǎn)生穩(wěn)恒電流，在鐵芯中產(chǎn)生恒定的磁通量，副線圈中無(wú)磁通量的變化，沒有感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，即無(wú)示數(shù)。2A3般不等于，因此無(wú)論副電路如何，

6、恒成立，只有對(duì)于理想變壓器電壓變比才能2U2121nnEE?寫成。2121nnUU?例題3.如圖所示，理想變壓器的原線圈接在的交流電源上，副線圈上接有一12?V220阻值的電熱器。在副線圈上有一抽頭部分匝數(shù)為匝。當(dāng)把開關(guān)由扳到??10Rbbc10Sb時(shí)，通過電阻的電流增大了，則通過變壓器鐵芯的磁通量的變化率最大值為多少？cRA2.0解析：由題意分析可知先后發(fā)生兩個(gè)物理過程。⑴開關(guān)打在端，設(shè)連入閉合回路副線圈的匝數(shù)為，Sb2n獲得電壓為，

7、由電壓變比公式可知：，則2U2121nnUU?，在閉合回路中電流；1122UnnU?)1(221222nnRUI??⑵開關(guān)打在端，連入閉合回路副線圈的匝數(shù)為，獲得的電壓，Sc102?n112210UnnU??則；兩式做差可得匝。)2(1022122nnI??11001?n由變壓器工作原理可知，穿過鐵芯的磁通量是由原副線圈共同激發(fā)產(chǎn)生的，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，原副線圈獲得的電壓。對(duì)于原線圈所tnE????tVUE??????11002

8、2011以：，即sWbt2.0????sWbt52max????２.原副原副線圈電功率的決定關(guān)系功率的決定關(guān)系對(duì)于是依據(jù)能量守恒定律得出的，這是變壓器工作原理的功能主線，與變壓器入出PP?電壓變比互為補(bǔ)充，成為推導(dǎo)單個(gè)與多個(gè)副線圈電流變比的基礎(chǔ)，為此要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行把握：⑴誰(shuí)決定誰(shuí)：決定，是由于負(fù)載線路消耗電能而迫使原電路通過磁矢的變化而引出P入P起交變電能的傳輸，是因?yàn)橄亩╇姡瑹o(wú)耗則無(wú)供給，并不是單純意義上的數(shù)值相等；⑵發(fā)生的